脱硝系统自动化控制逻辑:串级PID是怎么回事

串级PID这个名字唬人,其实不难懂

串级PID是脱硝控制里最常见的控制架构。很多人在这里绕晕了,其实换个说法就很好理解。打个比方:你是老板,你想控制出口NOx。出口NOx是主目标,主目标需要一个主调节器来管。主调节器输出一个设定值,给到下面的人去执行。执行的人手上拿着还原剂流量,他们根据你给的数值去调节泵的流量。这个执行的人就是副调节器。

为什么需要两个?因为出口NOx这个指标反馈太慢了。NOx从反应器进口到出口,有一两分钟的延迟。你等出口NOx高了再去调泵,调节作用总是慢半拍。所以在副回路里,用还原剂流量作为被控变量,流量一变化,副回路立刻有反应,比等出口NOx变化快多了。

这个架构叫串级:主回路在外层,副回路在内层。外层盯着出口NOx,根据偏差给内层下命令;内层盯着流量,执行外层的命令。两层配合,比单回路控制稳定得多。

控制参数怎么设置

串级PID有两组参数:主回路的P和I,副回路的P和I。主回路参数可以设得慢一点,P设小一点,积分时间设长一点。出口NOx变化慢,不需要调节太灵敏。

副回路参数要设得快一点。流量这个物理量变化快,副回路跟不上,系统就会振荡。但是太快也不行,太快了会产生超调,出口NOx会忽高忽低。

有个经验值可以参考:副回路P在0.5到1.0之间,积分时间在10到30秒之间;主回路P在2.0到5.0之间,积分时间在60到120秒之间。这只是经验值,实际要根据现场反应调整。

前馈逻辑要不要加

如果DCS支持的话,加个前馈会有帮助。负荷变化的时候,入口NOx会跟着变。如果能引入负荷信号作为前馈,在负荷变化的同时,提前调整还原剂流量,能减少出口NOx的超调。

前馈的实现方式是:建立一个负荷和入口NOx的经验公式。当负荷变化的时候,根据这个公式估算入口NOx会变化多少,然后提前把副回路的给定值往对应方向调一个量。前馈不是替代PID,是补充。方向对了,剩下的交给PID来微调。

如果DCS不支持前馈,也没关系。串级PID本身已经能应对大部分工况了。前馈是锦上添花,不是必须的。

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